Berechnung für Motorbedarf und Fahrregler

[Magicve]

Hallo aus Elmshorn,

 

ich bin auch mal wieder da. Da ich jetzt mit meinem neuen Projekt beginne möchte ich Fehler ausmerzen die ich beim ersten Schiff vielleicht gemacht habe. Vielleicht helft Ihr mir wieder.

 

Aktuelles vom Bau immer zum Monatsende unter: http://www.volker-engler.de

 

Heute geht es um die Suche nach geeigneten 4 Motoren und 2 Fahrregler ( Twinnstick Steuerung )für "Carly" ( abkürzung für die Carl Vinson )

 

Daten die ich geben kann sind:

 

Länge 1700 mm

 

Breite ca 500 mm

 

Gewicht ca 15 kg

 

12V Fahrakku

 

4 Wellen alle einzelnd angetrieben.

 

Geschwindigkeit des Originals über 30 Knoten

 

Welche Motoren und Fahrregler bieten sich da an?

 

Gruß

 

Volker

[odlanir]

Hallo Volker,

 

schick mir bitte mal eine richtige E-Mail-Adresse.

 

Die Durchmesser der Originalschrauben sind noch interessant.

 

Alle anderen Daten finde ich auf Deiner Web-Seite.

 

Viele Grüße

 

odlanir

 

PS. Für alle Anderen, keine Angst, der Vorschlag kommt auch hier rein und kann besprochen werden.

[Guest]

Hallo Volker !

 

Habe mich auf deiner Page mal umgeschaut und den bisherigen Baubericht der "Carly" gelesen.

 

Vielleicht kannst du dir ein Herz fassen und das "Polystyrol" zukünftig mit "PS" abkürzen. Das wäre dann aus kunststofftechnischer Sicht das richtige Kurzzeichen (und es würde mir nicht jedes Mal die Tränen in die Augen treiben ).

 

Man muss auch davon ausgehen, dass andere Interessierte deinen Baubericht genau studieren und etwas davon lernen wollen ... irgendwann (spätestens im März :wink: ) weiss keiner mehr, was mit Poly gemeint ist.

 

Du gibst dir mit deinen Berichten sehr viel Mühe, dabei kannst du nun Zeit sparen: wenn du PS verwendest, dann sparst du jedesmal 2 Buchstaben.

[Magicve]

Guten morgen,

 

der Durchmesser der Originalschrauben liegt bei 5 m.

 

Leider finde ich keine geeigneten 6 Blatt Schrauben mit einen Durchmesser von 25mm mit M4 Gewinde sodaß ich auf 30 mm ausweichen muß.

 

habe den Vorschlag sofort aufgegriffen und Polysterolabkürzung in "PS "umgewandelt.

 

Gruß

 

Volker

[odlanir]

Hallo Volker,

 

wieso 6-blättrig?

 

Steht da nicht 4 × 5 Blätter?

 

Grüße

 

odlanir

[Magicve]

Nee hast schon recht. handelt sich um eine 5 Blatt Schraube aber mit dem gleichen Problem des zu großen Durchmessers.

 

Mein Gedankengang war schon die Umrüstung auf 6 Blatt Hochleistungs Sichelschrauben.

 

Sorry

[Guest Teddy]

Leider finde ich keine geeigneten 6 Blatt Schrauben mit einen Durchmesser von 25mm Weinen mit M4 Gewinde sodaß ich auf 30 mm ausweichen muß.

 

Wieso ausweichen? Schau mal hier!

 

Four bronze propellers, each 21 feet across and weighing more than 30 tons.

 

Also 21 feet machen bei mir ~6,5 m. :wink:

[Magicve]

Hmmm wollen mal nicht Äpfel mit Birnen vergleichen. Es handelt sich um die CVN 70 Carl Vinson und nicht um die CVN 77 Georg Bush die auf der Seite zu sehen ist.

 

Die Daten entsprechen nicht " Carly" Lt. Bauzeichnung im Maßstab 1:200 sollte der Durchmesser der Schrauben 25 mm sein ergibt bei dem Maßstab einen Durchmesser von ca 5 m. Oder irre ich mich

 

Trotzdem eine Seite die sehr interessant ist und ich noch nicht kannte. Danke dafür

 

Gruß Volker

[odlanir]

So,

 

nach den vorliegenden Angaben würden sich nach meiner Einschätzung für das Modell folgendes ergeben:

 

Schraubendurchmesser: 30 mm Steigung möglichst 30 mm,

 

Modellgeschwindigkeit für 30 kn: ca. 1,1 m/s,

 

Drehzahl Propeller für diese Geschwindigkeit: ca. 3000 U/min

 

elektr. Leistung pro Welle: ca. 10 W

 

Auf der ganz sicheren Seite ist man mit 4 × Speed 500 Turbo 12 V (5-poliger Anker) Motoren, bei entsprechendem Getriebe 4:1.

 

Zum Testen würde ich die Wellenanlage samt Motorböcken zu viert funktionstüchtig bauen, die inneren Propeller feststellen und

 

vorerst nur außen antreiben. Das sollte schon ausreichen.

 

Grüße

 

odlanir

[Magicve]

Hallo aus Elmi,

 

danke für die Info. Habe gerade mal bei Graupner reingeschaut. Die bieten keinen Speed 500 Turbo mehr an. Und nun?

 

haben auch alle nur eine Leerlaufdrehzahl vo über 10 000 Umdrehungen.Wenn ich aber nur 3000 U/min brauche was dann? Muß man das umrechnen?

 

 

Gruß Volker

[Guest Motti]

@odlanir

 

Interessiert mich wirklich - ist das

 

nach meiner Einschätzung

 

wörtlich zu nehmen (= Erfahrungswert) oder hast Du da was gerechnet? Wenn letzteres, wäre es sehr vermessen, nach Details zu fragen? Hast Du irgendeinen bekannten Algorithmus (aus den Wageningen-Serien u.ä.) verwendet? Präzise Antriebsauslegung ist ja nicht gerade trivial, auch wenn für die meisten Modelle in der Tat Praxiserfahrungen und Vergleiche mit ähnlichen Modellen gleicher Größe ausreichen sollten...

 

Schönen Gruß aus Kiel,

 

Ole aka Motti

[odlanir]

Hallo Motti,

 

zu fragen ist nie vermessen.

 

Und es ist gerechnet worden und es gibt Erfahrungen. Beide Ergebnisse stimmen ganz gut überein.

 

Die Berechnung stammt aus der Literatur und ist nicht auf meinem Mist gewachsen. Sie ist auf die Belange im Modellbau zugeschnitten, also mit einigen vereinfachenden Annahmen.

 

Die Berechnungsdatei würde ich ja gerne in einen moderierten Downloadbereich des Forums legen...

 

Magicve hat die Datei zum Ausprobieren bekommen und ich sende gerne auch Dir die Sachen zu. Gib mir eine Mailadresse.

 

Grüße

 

odlanir

[Guest Motti]

@odlanir

 

Das wäre prima, wenn Du sie mir schicken könntest, dafür schon mal schönen Dank!

 

E-Mail: moth-building@gmx.net

 

Gruß aus Kiel,

 

Ole aka Motti

[odlanir]

@ Motti,

 

schon unterwegs!

 

Grüße

 

odlanir

[Ike]

@odlanir

 

mich würde es schon interesieren mit welchen Formeln du rechnest.

 

Ich komme bei einer Steigung von 30mm auf eine erforderliche Drehzahl von 2200 U/min. Ist die Angabe von 3000 U/min ein Erfahrungswert von dir? Oder berücksichtigst du die Leistungswerte des Motors. Oder gehst du einfach von der Leerlaufdrehzahl aus oder wie ?

 

Ich möchte dich nicht kritisieren, ich bin halt nur neugierig.

[Guest Motti]

@Ike

 

 

 

Du hast vermutlich Geschwindigkeit = Steigung * Umdrehung gerechnet? Sorry, aber das darfst Du nur bei 'ner Spax in Holz machen , nicht bei einem Propeller. Ein Propeller "schraubt" sich eben nicht durchs Wasser.

 

 

 

Auf odlanirs Formel(n) bin ich auch gespannt.

 

 

 

Schönen Gruß aus Kiel,

 

 

 

Ole aka Motti

[odlanir]

Hallo Ike,

 

die Berechnung läßt sich bei G. Miel, Elektroantrieb von Modellen, Transpress-Verlag: Berlin 1981, nachlesen.

 

@Motti,

 

einfach mal mails abrufen.

 

Ach ja, wenn ihr grobe Berechnungsfehler findet, wendet euch doch dann bitte an den Erfinder, auf dessen Formeln ich vertraue und die die Erfahrung bestätigen.

 

Grüße

 

odlanir

[Guest Teddy]

nicht um die CVN 77 Georg Bush die auf der Seite zu sehen ist.

 

Laut Titel der Seite,

 

Nimitz-Class Aircraft Carrier Facts

 

sind diese Informationen ja schon für dich interessant! Leider habe ich meine Pläne nicht mit so das ich das jetzt nicht anhand meiner Unterlagen bestätigen kann, aber 5m kam mir sofort komisch vor! :wink:

[Ike]

@Motti

 

Ja, so habe ich gerechnet. So habe ich die Berechnung irgendwann einmal in einer Zeitschrift gesehen und für richtig gehalten. Aber wie isses nun Richtig?

[Guest Motti]

@Ike

 

 

 

Sorry, nix für ungut und bitte nicht persönlich nehmen, aber in welcher "Fach"-Zeitschrift hast Du das denn gelesen??? Wie schon oben gesagt, gilt diese Formel (Geschwindigkeit = Steigung * Umdrehungszahl) für Schrauben in einem festen Medium. Propeller liefern aber Vortrieb durch hydrodynamischen Auftrieb in einem Medium, das bekanntermaßen flüssig ist (und wehe, es kommt mir jetzt einer mit Wasser bei T < 0°C! :Beule: ).

 

 

 

Das Wort "Schiffsschraube" ist historisch dadurch bedingt, dass die ersten Versuche, Maschinenleistung bei Schiffen anders als mit Schaufelrädern zu übertragen, mit Archimedischen Schrauben gemacht wurden und später dann auch bei den ersten Propellern die physikalischen Zusammenhänge zunächst als "sich durchs Wasser schrauben" fehlinterpretiert wurden. Der Begriff "Schraube", so sehr er sich umgangssprachlich auch festgesetzt hat, ist hier technisch-physikalisch schlicht falsch.

 

 

 

Die Auslegung eines Propellers ist alles andere als simpel und nicht mit einer einfachen Gleichung zu machen. Wenn o.g. Gleichung stimmen würde, gäbe es ja gar keine Notwendigkeit, derart viele verschiedene Propellertypen zu entwickeln und zu nutzen, wie es aber tatsächlich der Fall ist. Dann hätten Schlepper, Containerschiffe, Uboote und Rennboote usw. alle den gleichen Quirl hinten dran, ohne unterschiedliche Durchmesser, Blattanzahl, Blattformen, Blattprofile, Flächenverhältnisse (Blattfläche zu Propellerkreisfläche) usw. Ich bin jetzt etwas im Zweifel darüber, was ich zu dem Thema schreiben soll, ohne jetzt mit diversen Formeln und Diagrammen um mich zu schmeißen, die für den "normalen" Modellbaugebrauch sicher eher ungeeignet sind. Vielleicht versuche ich es ersteinmal eher allgemein, wenn Bedarf besteht, kann ich ja immer noch etwas tiefer ins Detail gehen.

 

 

 

Um einen Schiffsantrieb auszulegen, muss man viele Größen (Widerstände, Gütegrade, Kavitationskennwerte etc.) kennen, die größtenteils aus Praxisversuchen gewonnen werden. Deren Ergebnisse können dann teilweise auf andere ähnliche Schiffe übertragen werden; dafür gibt es verschiedene theoretische Ansätze, die an Schiffbauversuchsanstalten entwickelt wurden und i.d.R. nur eine relativ stark eingeschränkte Gültigkeit besitzen. Man kann also einen Widerstands- und Propulsionsprognosealgorithmus, der für eine spezielle Schiffsform in einem bestimmten Froudezahlbereich einigermaßen hinreichend genau funktioniert, nicht für davon abweichende Fälle verwenden.

 

 

 

(Die Froude'sche Zahl Fn ist eine Kennzahl, die das Verhältnis von Trägheits- zu Gravitationskräften in der Hydrodynamik beschreibt und somit eine Art "dimensionslose Geschwindigkeit" darstellt; sie berechnet sich nach Fn = v/√(g*l) mit v = Geschwindigkeit [m/s], g = Gravitationskonstante [9.81m/s] und l = Länge des Strömungskörpers [m] , z.b. Wasserlinienlänge. Fn = 0.4 entspricht dabei der sog. "Rumpfgeschwindigkeit")

 

 

 

Hat man also den Widerstand seines Schiffes für die jeweilige Geschwindigkeit durch Modellversuche, Prognosealgorithmen, Vergleichsrechnungen mit ähnlichen Schiffen, Computersimulationen oder einer Kombination daraus ermittelt, kann man die sog. Schleppleistung berechnen, die notwendig ist bzw. wäre, um den Rumpf allein fortzubewegen.

 

 

 

Die abgegebene Propellerleistung (über die man über die Gütegrade von Wellenanlage, Getriebe usw. auf die erforderliche Motorleistung kommt) muss mindestens so groß wie die Schleppleistung sein, was meistens bedeutet, dass der vom Propeller erzeugte Schub größer als der Widerstand des Rumpfes sein muss, da erstens die Anströmgeschwindigkeit des Propellers i.d.R. kleiner als die Schiffsgeschwindigkeit ist und sich zweitens durch den Einfluss des Propellers Zusatzwiderstände und Strömungsveränderungen wie Unterdruckfelder im Achterschiffsbereich ergeben (Sog und Nachstrom).

 

 

 

Der Schub lässt sich mit den Größen Anströmgeschwindigkeit, Drehzahl, Propellerwirkungsgrad und Propellermoment berechnen, die man z.T selbst festlegen kann (z.B. die Drehzahl nach dem wirtschaftlichsten Betriebsbereich des geplanten Motors und des evtl. vorgesehenen Getriebes definieren), z.T. aber auch (indirekt in Form von Koeffizienten) aus Diagrammen der Schiffbauversuchsanstalten entnimmt, die von diesen aus sog. Propellerfreifahrtversuchen gewonnen werden, d.h. durch eine entsprechende Versuchsanordnung ohne Einfluss eines Rumpfes. Diese Diagramme enthalten Graphen für die Schubkoeffizienten KT, Momentenkoeffizienten KQ, und Gütegrade eta0 (wie kann man eigentlich griechische Buchstaben einfügen?) für verschiedene Propellersteigungen, jeweils über den Vortriebskoeffizienten J aufgetragen.

 

 

 

Das sieht dann beispielsweise so aus (hier für einen Propellertyp der Wageningen B-Serie, 4-flügelig mit Flächenverhältnis 0.55):

 

 

 

http://home.arcor.de/internationalmoth/bilder/Prop_Freif_Diagr.jpgmodgrafik

 

 

 

Für jeden Propellertyp braucht man logischerweise ein eigenes Diagramm.

 

 

 

Gruß aus Kiel,

 

 

 

Ole aka Motti

[commodore]

Und ihr habt gedacht, ich wär'n Klugschnacker, stimmt's...?!

[Guest Motti]

@commodore

 

 

 

Biste das etwa nich'?

 

 

 

Gruß aus Kiel,

 

 

 

Ole aka Motti

[Guest Teddy]

Oh man! Und ich dachte das ist nur ein dummes Kommentar!

 

 

 

@Motti

 

Gut erklärt!

 

 

 

Und ihr habt gedacht, ich wär'n Klugschnacker, stimmt's...?!

 

Du denkst ja auch nur das schlechteste von uns was. :Beule:

[Ike]

[schild=4 fontcolor=000000 shadowcolor=C0C0C0 shieldshadow=1]Klasse! Super![/schild]

 

Man muß also nur blöde genug Fragen um fachliche Auskunft zu erhalten.

 

Aber hier sieht man mal wieder für wie blöde man verkauft wird. In der Zeitschrift Modellweft Nr. 2 1990 Seite 46 steht drin:

 

... Erforderliche Propellerdrehzahl = Geschwindigkeit/Steigung

 

ganz einfach! Aber nach Mottis Ausführungen FALSCH!

 

Ich komme immer wieder zu dem Ergebnis, das ich mich mit den physikalischen Gesetzmässigkeiten rund um die Schiffe wirklich näher beschäftigen muß. Mal sehen, kommt Zeit kommt ....